El IDIBAPS cuenta con varias plataformas científicas que disponen de servicios especializados para los investigadores de la institución y otros centros. Una de ellas es la plataforma de imagen de resonancia magnética, que ofrece las técnicas más actuales de imagen por resonancia magnética.
Escáner 3 teslas y 7 teslas
La historia de la plataforma empieza en el año 2000, con el acuerdo entre el Centro de Diagnóstico por la Imagen del Hospital Clínic y la Universitat de Barcelona para adquirir el primer equipo. Desde entonces la evolución ha sido constante, con la incorporación de nuevos escáneres, cambios de ubicación e, incluso, la creación de un laboratorio de imagen. Gran parte de esta transformación se debe a la labor del equipo encabezado por Núria Bargalló, quien ha sido durante muchos años la responsable de la plataforma y actualmente es su directora científica. Ahora, un equipo renovado enfrenta el reto de visibilizar la tarea de la plataforma y convertirse un servicio de referencia para los investigadores.
Actualmente, la plataforma dispone de dos escáneres: uno de tres teslas, para la investigación en humanos, y uno de siete, para la investigación en animales pequeños de laboratorio y muestras de tejido post-mortem. “El tesla es la unidad que indica la potencia de los instrumentos de resonancia magnética. En la práctica clínica, de rutina, se utilizan escáneres de un tesla y medio. La resolución de las imágenes es suficiente para el diagnóstico clínico, pero en investigación necesitamos más detalle”, explica Emma Muñoz-Moreno, responsable de la plataforma desde el pasado mes de julio. “Cuantos más teslas tenga el aparato, más resolución obtendremos. Es decir, podremos distinguir estructuras más finas y sofisticadas. En animales, necesitamos escáneres con mayor resolución que en humanos, porque sus órganos y tejidos son más pequeños. Debemos trabajar en la escala de las micras, en lugar de milímetros. Sin embargo, incrementar la potencia también conlleva un aumento de ruido o distorsión que debe eliminarse durante el procesamiento de la imagen”.
Emma Muñoz-Moreno, responsable de la plataforma de resonancia magnética del IDIBAPS
Asesoramiento en proyectos
La plataforma es mucho más que un servicio para adquirir imágenes por resonancia magnética. También ofrece asesoramiento en el diseño del proyecto y el equipo se involucra tanto en su escritura, como en la de los artículos científicos que resulten. “No todos los investigadores conocen las posibilidades de resonancia magnética, más allá de las aplicaciones estándar. Por eso, nosotros les acompañamos desde el inicio, cuando se plantean cómo las técnicas de imagen les pueden ayudar en su investigación, hasta la discusión de los resultados y la preparación de los artículos. Es decir, si lo desean, les damos un servicio integral”, explica Muñoz-Moreno.
Transformar las imágenes en información
Mediante un potente imán y secuencias de pulsos de radiofrecuencia, la resonancia magnética permite visualizar de forma detallada la estructura y propiedades de los tejidos internos del organismo. “Cabe destacar que el término “resonancia magnética” engloba diferentes tipos de imágenes. Es decir, según cómo ajustamos los parámetros del escáner, obtendremos imágenes estructurales, de difusión, funcionales, de espectroscopia o de angiografía, por citar algunos ejemplos”. Las imágenes que se obtienen son en blanco y negro, pero es la intensidad de estos colores lo que da información sobre las distintas propiedades de los tejidos. “Por ejemplo, en el cerebro, el hecho de que una zona sea más clara o más oscura nos permite diferenciar la sustancia blanca de la gris en una imagen estructural. En otros tipos de imagen, la intensidad también puede relacionarse con la microestructura del tejido, la activación de las neuronas, la concentración de metabolitos o el flujo sanguíneo. Para obtener toda esa información, aplicamos algoritmos de procesado específicos para cada tipo de imagen”.
Conectividad funcional en el cerebro humano (arriba) y de ratón (abajo), obtenida mediante resonancia magnética funcional en estado de reposo. Las áreas coloreadas corresponden a la activación de la red neuronal por defecto.
De hecho, la plataforma destaca precisamente por su servicio de procesamiento de imagen. Muñoz-Moreno, ingeniera de telecomunicaciones, junto a dos ingenieros biomédicos y dos físicos se encarga de llevar a cabo la tarea de transformar la matriz de unos y ceros que componen la imagen original en blanco y negro, en imágenes en color de las fibras nerviosas que conectan las áreas cerebrales o de las redes neuronales que se activan mientras el individuo realiza una acción. "Diseñamos y aplicamos los modelos matemáticos para identificar, reconstruir en tres dimensiones y cuantificar la activación de las diferentes zonas cerebrales", comenta Muñoz-Moreno. Hay pocas plataformas que cuenten con equipos o grupos con los conocimientos necesarios para realizar estos análisis. Por eso la plataforma recibe muchas solicitudes, incluso de investigadores de otros países. “Actualmente, el procesamiento de las imágenes supone la mayor parte de la carga de trabajo de la plataforma. Sin embargo, el equipo también cuenta con técnicos de los equipos de resonancia, encargados de la adquisición de las imágenes, así como un biólogo especializado en el cuidado y manipulación de los animales, que efectúan tareas esenciales para el funcionamiento del servicio”.
Estudiar órganos y tejidos, también después de la muerte
Gran parte de los proyectos en los que colabora la plataforma son de neuroimagen. Destaca la investigación en psiquiatría, tanto en niños como en adultos, esclerosis múltiple, ictus, enfermedad de Alzheimer o Parkinson. Por ejemplo, en el caso de esta última enfermedad, los investigadores han estudiado cómo la alfa-sinucleína, la proteína asociada a la muerte de las neuronas de la sustancia negra y la aparición de los trastornos del movimiento, afecta a la conectividad del cerebro, en ratones. Asimismo, otro grupo ha encontrado diferencias en la estructura del tronco cerebral de los pacientes en comparación con personas sanas.
Imagen estructural de alta resolución del cerebro de rata Fisher (izquierda) y de rata TgF344-AD (derecha), un modelo transgénico de enfermedad de Alzheimer. Se observa la presencia de puntos principalmente en el córtex relacionados con placas del péptido amiloide beta.
Sin embargo, la resonancia magnética tiene aplicaciones en otras muchas áreas de investigación y, recientemente, la plataforma ha iniciado un estudio en el campo de la cardiología. Otra línea que el equipo quiere impulsar es el estudio de muestras post-mortem. “Nuestra idea es explorar esa opción. Ver si todo lo que se observa post-mortem reproduce lo que ocurre en el organismo vivo, con la idea de encontrar marcadores o identificar mecanismos y estructuras que puedan tener utilidad diagnóstica o terapéutica”, declara Muñoz-Moreno. “Además, como el tamaño de las muestras suele ser pequeño, el escáner que utilizamos es el de siete teslas, hecho que nos permite obtener imágenes de mayor resolución que en los estudios realizados in vivo en humanos. Nos gustaría que los investigadores conocieran la posibilidad de llevar a cabo estos experimentos para colaborar con ellos o incluso con el biobanco. Creemos que puede ser muy interesante y aportar valor a la investigación que se lleva a cabo en la institución”.
Vasculatura en cerebro de rata sano (izquierda) y después de seis meses de oclusión bilateral de la arteria carótida (derecha).
Más información y el contacto de la plataforma en el apartado correspondiente de la página web: https://www.clinicbarcelona.org/idibaps/core-facilities/imagen-de-resonancia-magnetica
Este contenido se ha elaborado gracias al apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT).
